Los científicos que buscan llevar la fusión que alimenta el sol y las estrellas a la Tierra deben lidiar con inestabilidades de diente de sierra: oscilaciones de arriba a abajo en la presión central y la temperatura del plasma que alimenta las reacciones de fusión, similares a las cuchillas serradas de unSi estos cambios son lo suficientemente grandes, pueden conducir al colapso repentino de la descarga completa del plasma. Estos cambios se observaron por primera vez en 1974 y hasta ahora han eludido una teoría ampliamente aceptada que explica las observaciones experimentales.
De acuerdo con las observaciones
Investigadores del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE han propuesto una nueva teoría para explicar los cambios que ocurren en tokamaks en forma de rosquilla o instalaciones de fusión. La teoría, creada a través de simulaciones por computadora de alta fidelidad, parece consistente con las observaciones realizadas durante los experimentos de tokamak, dijeron los investigadores. Comprender el proceso podría resultar vital para las instalaciones de fusión de próxima generación, como ITER, el experimento internacional en construcción en Francia para demostrar la practicidad del poder de fusión.
Fusion combina elementos ligeros en forma de plasma, el estado caliente y cargado de materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, que genera cantidades masivas de energía. Los científicos que buscan replicar la fusión en la Tierra tienen la intención de proporcionar un suministro prácticamente inagotablede energía segura y limpia para generar electricidad.
Los hallazgos recientes demuestran que cuando la presión en el núcleo del plasma alcanza cierto punto, se pueden generar otras inestabilidades que producen caídas repentinas de presión y temperatura. Estas inestabilidades crean campos magnéticos confusos o estocásticos en el núcleodel plasma que causa el colapso, dijo el físico Stephen Jardin, autor principal de un artículo que describe el proceso en Física de plasma y destacado en una publicación destacada del Instituto Americano de Física llamada "SciLight"
"La mayoría de las descargas de tokamak exhiben dientes de sierra", dijo Jardin, "y estamos tratando de proporcionar la teoría de la física detrás de ellos".
Los nuevos hallazgos se apartan bruscamente de una teoría de larga data que dice que causar oscilaciones es una inestabilidad que conduce a una reconexión magnética: la ruptura y el chasquido de las líneas del campo magnético en plasma ". Esa teoría ha existido durante más de 40 años.años ", dijo Jardin.
Motivando la nueva teoría
Motivando la nueva teoría es la investigación previa de PPPL que demuestra cómo la inestabilidad que se pensaba que conducía a la reconexión magnética puede, de hecho, autoestabilizar el plasma. Esto lo hace al producir un voltaje localizado que evita la corriente en el núcleo deel plasma alcanza su punto máximo para estar sujeto a una reconexión magnética
La nueva explicación sostiene que, aunque se suprime la reconexión magnética, un aumento de calor en el núcleo del plasma puede excitar inestabilidades localizadas que actúan juntas para aplanar la presión y la temperatura durante el ciclo del diente de sierra. Simulaciones producidas por códigos desarrollados por Jardiny el físico PPPL Nate Ferraro, coautor del artículo, demuestran este proceso. Las nuevas inestabilidades pueden crecer muy rápido, en consonancia con el rápido colapso del calor visto en experimentos que la teoría tradicional no puede explicar.
Este modelo avanzado proporciona una nueva forma de comprender los fenómenos del diente de sierra. Mirando hacia el futuro, los científicos quieren explorar la aplicabilidad del modelo a tareas tales como describir la evolución de los "dientes de sierra monstruosos" y usar antenas de radiofrecuencia de alta potencia para controlar las oscilaciones del diente de sierra"Queremos desarrollar un modelo de simulación de un plasma tokamak completo", dijo Jardin, "y esta nueva teoría de los dientes de sierra es una parte importante del esfuerzo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Original escrito por John Greenwald. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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